DE19831399A1

DE19831399A1 - Wirbelstromprüfverfahren und -einrichtung zur Erkennung von Schädigungen an Rollkörpern

Info

Publication number: DE19831399A1
Application number: DE1998131399
Authority: DE
Inventors: Juergen Rohmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-07-14
Filing date: 1998-07-14
Publication date: 2000-01-20

Abstract

Man setzt eine Prüfzone eines rotierenden Prüfgegenstands einem magnetischen Gleichfeld aus. Man erregt nach dem Prinzip der Wirbelstrombremse durch die Rotation des Prüfgegenstands Wirbelströme darin und erfaßt deren Beeinflussung durch Schädigungen mit einem magnetflußempfindlichen Sensor (34, 36).

Description

Die Erfindung betrifft ein Wirbelstromprüfverfahren zur Erkennung von Schädigungen an Rollkörpern aus ferromagnetischem Material, insbesondere Lagerrollen, Kran- und Eisenbahnrädern, Radreifen dafür o. a.

Ein solches Verfahren ist aus der DE 42 41 437 A1 bekannt. Hier ist vorgesehen, dem Prüfgegenstand mit einer Erregerspule ein magnetisches Wechselfeld aufzuprägen und dadurch Wirbel ströme in dem Prüfgegenstand zu induzieren, deren Rückwirkung auf das Wechselfeld mit einer Meßspule erfaßt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs genannte Verfahren zu vereinfachen und seine Durchführung apparativ einfacher zu gestalten.

Bei dem diese Aufgabe lösenden Verfahren setzt man eine Prüf zone eines rotierenden Prüfgegenstands einem magnetischen Gleichfeld aus. Man erregt nach dem Prinzip der Wirbelstrom bremse durch die Rotation des Prüfgegenstands Wirbelströme darin, und man erfaßt deren Beeinflussung durch Schädigungen mit einem magnetflußempfindlichen Sensor.

Bei niedriger Umfangsgeschwindigkeit des Prüfgegenstands werden die Wirbelströme eher von tiefliegenden oder tiefreichenden Schädigungen beeinflußt, bei hoher Umfangsgeschwindigkeit hingegen eher von Schädigungen an der Oberfläche. Das liegt an der unterschiedlichen Eindringtiefe des Magnetfelds und der entsprechend unterschiedlichen Wirbelstromerregung. Eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens besteht daher darin, daß man den Prüfgegenstand mit variabler Umfangsgeschwindigkeit rotieren läßt, die momentane Umfangsgeschwindigkeit des Prüf gegenstands erfaßt und das Signal des Sensors umfangsgeschwin digkeitsabhängig auswertet.

Eine Wirbelstromprüfeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist einen nahe der Oberfläche des Prüfgegenstands angeord neten, in einer Prüfzone ein magnetisches Gleichfeld erzeugen den Magneten und einen der Prüfzone benachbarten magnetfluß empfindlichen Sensor auf.

Der Magnet kann ein Permanentmagnet von konstantem Induktions fluß sein.

In einer alternativen Variante ist der Magnet ein Elektromagnet von variablem Induktionsfluß, der ein Joch mit wenigstens einem der Oberfläche des Prüfgegenstands benachbarten Polschuh hat.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung hat der Polschuh eine zu dem Profilquerschnitt und der Umfangsfläche des Prüfgegen stands komplementäre Kontur.

Der Sensor kann in den Polschuh eingelassen sein.

Bei dem Sensor kann es sich um einen Halbleitersensor, einen SQUID (supraleitender Quanteninterferenzdetektor) oder eine Meßspule handeln.

Das Joch des Elektromagneten ist vorzugsweise im wesentlichen hufeisenförmig. Es kann zwei oder drei der Oberfläche des Prüfgegenstands benachbarte Polschuhe haben.

Das Joch besteht vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Werkstoff hoher Permeabilität und Sättigungsflußdichte, um eine möglichst hohe magnetische Flußdichte in dem Prüfgegen stand zu erzeugen.

Die Wirbelstromprüfeinrichtung kann sowohl Teil eines Prüf stands, als auch Teil eines Detektors zur Überwachung eines Rollkörpers im laufenden Betrieb sein.

Es ist eine Prüfung und Überwachung von Eisenbahnrädern aller Art, nämlich Monoblockrädern und bereiften Rädern mit oder ohne Gummifederung des Radreifens möglich. Bei Rädern mit gummi gefedertem Radreifen kommt man mit einem schwächeren Magneten und insbesondere einem kleineren Jochquerschnitt des Elektromag neten aus. Der Magnet ist möglichst nahe der Lauffläche und/oder des Spurkranzes des Rades angeordnet, um eine möglichst hohe magnetische Flußdichte in dem Prüfgegenstand zu erzeugen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht eines Prüfstands für die Wirbelstrom prüfung eines Eisenbahnrads; und

Fig. 2 einen Schnitt durch das Joch eines zu dem Prüfstand gehörigen Elektromagneten nach II-II von Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen Prüfstand für die Wirbelstromprüfung eines Eisenbahnrads 10, das sich in Prüfstellung oberhalb eines Elektromagneten 12 befindet.

Der Elektromagnet 12 hat ein U-förmiges Joch. Er liegt mit dem U-Rücken 14 des Jochs horizontal auf einem nicht näher dargestellten Unterbau. Die U-Schenkel 16 des Jochs sind auf das Rad 10 hin nach oben gerichtet. Auf die Schenkel 16 ist je eine Magnetisierungsspule 18 aufgesetzt.

Das zu prüfende Rad 10 ist in dem Prüfstand um seine Achse 20 drehbar gelagert. Es nimmt eine Prüfstellung in der Längs mittelebene des Elektromagneten 12 ein. Seine Achse 20 ist horizontal und quer dazu orientiert. Sie befindet sich in der Mitte oberhalb der Jochschenkel 16. Das Rad 10 wird in dem Prüfstand mit variabler Drehzahl angetrieben.

Die Jochschenkel 16 haben stirnseitig eine zu der Umfangsfläche und dem Profilquerschnitt des Rades 10 komplementäre Kontur. Sie sind der Radkrümmung entsprechend konkav gekrümmt, und sie haben eine in Umfangsrichtung verlaufende Ausnehmung 22, deren Profilquerschnitt dem von Spurkranz 24 und Lauffläche 26 des Rades 10 entspricht.

Der Außenumfang des zu prüfenden Rads 10 kommt paßgenau in der Ausnehmung 22 der Jochschenkel 16 zu liegen. Das Joch steht beidseits über die Stirnseiten 28, 30 des Rads 10 vor. Zwischen dem Joch und dem Rad 10 besteht ein kleiner Luftspalt 32.

Der Elektromagnet 12 erzeugt ein magnetisches Gleichfeld, durch das Wirbelströme in dem rotierenden Rad 10 induziert werden. Zwischen den Jochschenkeln 16 des Elektromagneten 12 und diesen in Drehung nachgeordnet befindet sich je ein magnetflußempfind licher Sensor 34, 36.

Bezugszeichenliste

10

Eisenbahnrad

12

Elektromagnet

14

Jochrücken

16

Jochschenkel

18

Magnetisierungsspule

20

Achse

22

Ausnehmung

24

Spurkranz

26

Lauffläche

28

Stirnseite

30

Stirnseite

32

Luftspalt

34

Sensor

36

Sensor

Claims

1. Wirbelstromprüfverfahren zur Erkennung von Schädigungen an Rollkörpern aus ferromagnetischem Material, insbeson dere Lagerrollen, Kran- und Eisenbahnrädern, Radreifen dafür o. ä., bei dem man eine Prüfzone eines rotierenden Prüfgegenstands einem magnetischen Gleichfeld aussetzt, durch die Rotation des Prüfgegenstands Wirbelströme in dem Prüfgegenstand erregt und deren Beeinflussung durch Schädigungen mit einem magnetflußempfindlichen Sensor (34, 36) erfaßt.

2. Prüfverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Prüfgegenstand mit variabler Umfangsgeschwin digkeit rotieren läßt, die momentane Umfangsgeschwindig keit des Prüfgegenstands erfaßt und das Signal des Sensors (34, 36) umfangsgeschwindigkeitsabhängig auswertet.

3. Wirbelstromprüfeinrichtung zur Erkennung von Schädigungen an Rollkörpern aus ferromagnetischem Material, insbeson dere Lagerrollen, Kran- und Eisenbahnrädern, Radreifen dafür o. a. mit einem nahe der Oberfläche des Prüfgegen stands angeordneten, in einer Prüfzone ein magnetisches Gleichfeld erzeugenden Magneten und mit einem der Prüfzone benachbarten magnetflußempfindlichen Sensor (34, 36).

4. Prüfeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet ein Permanentmagnet ist.

5. Prüfeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet ein Elektromagnet (12) ist, der ein Joch mit wenigstens einem der Oberfläche des Prüfgegenstands benachbarten Polschuh hat.

6. Prüfeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Polschuh eine zu dem Profilquerschnitt und der Umfangsfläche des Prüfgegenstands komplementäre Kontur hat.

7. Prüfeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Sensor (34, 36) in den Polschuh einge lassen ist.

8. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (34, 36) ein Halbleiter sensor, ein SQUID oder eine Meßspule ist.

9. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch des Elektromagneten im wesentlichen hufeisenförmig ist und zwei oder drei der Oberfläche des Prüfgegenstands benachbarte Polschuhe hat.

10. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch aus einem ferromagnetischen Werkstoff hoher Permeabilität und Sättigungsflußdichte besteht.

11. Prüfstand mit einer Wirbelstromprüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10.

12. Detektor mit einer Wirbelstromprüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10 zur Überwachung eines Rollkörpers im laufenden Betrieb.